连续周年轮作休耕对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作（M-V-M）、玉米-豌豆-玉米轮作（M-P-M）、玉米-冬闲-玉米（M-F-M）和周年休耕（F-F-F）这4个处理下土壤团聚体稳定性及有机碳含量变化特征以及两者间的相互关系.结果表明,在2021年和2022年中,F-F-F、M-V-M和M-P-M处理的> 2 mm团聚体含量较M-F-M分别显著提高了67.01%~100.92%、29.71%~33.67%和29.68%~38.07%;2021年和2022年中F-F-F、M-V-M的团聚体稳定性参数显著高于M-F-M（P < 0.05）.M-V-M处理下的> 2 mm团聚体含量、GMD（几何平均直径）和MWD（平均重量直径）及F-F-F处理的R_0.25（ > 0.25 mm团聚体含量）、MWD和> 2 mm团聚体含量随着轮作休耕年限的延长而增加,而F-F-F处理下1~2 mm和< 0.25 mm团聚体含量随着休耕年限的增加而降低.绿肥轮作和休耕处理均能够提高SOC含量,且F-F-F和M-V-M处理的SOC含量随年限的延长而增加.相关性分析表明,所有处理下SOC含量与R_0.25呈极显著正相关,与GMD呈显著正相关;F-F-F处理下的R_0.25和GMD及M-V-M处理下的GMD和MWD均与SOC含量显著正相关.结果表明,连续周年轮作休耕有利于提高土壤大团聚体含量、团聚体稳定性和SOC含量,可为我国南方坡耕地红壤区推行合理的连续周年轮作休耕模式和水土流失防治提供理论依据.     

冬绿肥覆盖对土壤团聚体及有机碳和AMF多样性的影响

为探究冬绿肥覆盖对土壤AMF（丛枝菌根真菌）群落和团聚体及其有机碳含量的影响.以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序、湿筛法和重铬酸钾外加热法分别测定AMF群落组成、团聚体和有机碳含量.研究了苕子覆盖（VC）、豌豆覆盖（PC）和冬季休耕（WF）这3个处理下AMF群落组成及多样性和有机碳含量与团聚体稳定性的关系.结果表明,VC和PC处理的>2 mm团聚体含量和团聚体稳定性显著高于WF,0.25～1 mm和<0.25 mm团聚体含量则相反;VC处理的0.25～1mm团聚体和全土有机碳含量较PC、WF分别显著提高了33.21%、27.10%和25.68%、58.45%,PC处理的<0.25 mm团聚体有机碳含量则显著低于VC和WF;VC、PC的ACE和Chao1指数分别较WF处理分别显著提高了252.03%、158.55%和243.75%、158.33%;Glomus（球囊霉属）为各处理的优势属,PC和VC处理下Claroideoglomus（近明球囊霉属）的相对丰度较WF显著降低了76.29%和71.21%,PC处理下Acaulospora（无...     

不同改良剂对酸性紫色土团聚体和有机碳的影响

研究不同改良剂对酸性紫色土团聚体和有机碳变化特征的影响,为酸性紫色土修复提供科学依据.以紫色土为研究对象,设置不施肥（CK）、单施化肥（F）、化肥配施石灰（SF）、化肥配施有机肥（OM）、化肥配施生物炭（BF）和化肥配施酒糟灰渣（JZ）共6个处理.比较不同改良剂施用下酸性紫色土的团聚体组成情况,以及各粒级团聚体有机碳分布规律,结合团聚体稳定性指标,明确不同改良剂对酸化紫色土团聚体结构的影响.结果表明,施肥处理均显著提高土壤pH,以JZ处理效果最显著,施肥均显著提高土壤有机质含量,以OM处理效果最好,BF和OM处理显著降低土壤容重,同时SF和BF处理显著提高土壤含水率（P < 0.05）;各处理均以 < 0.25 mm粒级团聚体为优势粒级,施肥能显著提高大团聚体（直径 > 0.25 mm的团聚状结构单位）的含量,同时施肥处理均显著提高了土壤几何平均直径（GMD）、平均重量直径（MWD）和R_0.25值（> 0.25 mm团聚体含量）,降低分形维数（D）和团聚体破坏率（PAD）值（P < 0.05）,促进了土壤团聚体的团聚化和稳定性,以OM处理效果最好;与CK处理相比,施肥能显著提高土壤有机碳含量31.71%~209.67%,其中以OM处理最显著;不同处理土壤有机碳主要分布在大团聚体中,与CK处理相比,各处理显著提高大团聚体中有机碳贡献率为19.34%~47.76%,其中OM处理效果最为显著（P < 0.05）.综合来看,化肥配施有机肥能促进酸性紫色土大团聚体的形成,提高土壤团聚体稳定性,增加土壤有机碳含量,是改善酸性紫色土土壤结构和提升土壤质量的有效措施.     

不同轮作休耕下潮土细菌群落结构特征

本研究旨在明确不同轮作休耕方式对潮土细菌群落的影响,为推动黄河下游冲积平原农田生态修复和促进农业绿色发展提供参考依据.以2018年开始的长期轮作休耕定位试验农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,通过Tax4Fun细菌功能预测工具,分析4种轮作休耕方式（长期休耕、冬小麦-夏休耕、冬休耕-夏玉米和冬小麦-夏玉米周年轮作）定位条件下,土壤细菌群落结构与功能差异,并探究影响农田土壤细菌群落结构及功能变化的环境因子.结果表明,不同轮作休耕方式的土壤样本中共检测到细菌44门、146纲、338目、530科、965属和2073种;在0~20 cm和20~40 cm土层中,主要优势菌群同为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）,但各主要优势菌群的相对丰度在不同轮作休耕方式中存在差异.0~20 cm土层季节性休耕（冬小麦-夏休耕和冬休耕-夏玉米）较麦玉周年轮作或连续两年休耕的土壤细菌群落更丰富且多样性程度更复杂,20~40 cm土层则表现出冬小麦-夏休耕的土壤细菌群落更丰富、多样性程度更复杂.通过Tax4Fun功能预测发现,不同轮作休耕土壤细菌具有一级功能代谢通路（pathway level 1）6类,二级功能代谢通路（pathway level 2）40类（其中18类相对丰度大于1.0%）,三级功能代谢通路（pathway level 3）264类;季节性休耕可提高参与新陈代谢、环境信息处理和遗传信息处理等有益细菌代谢通路的相对丰度.根据RDA分析,0~20 cm土层的土壤细菌群落受土壤含水率、全磷、有效磷、速效钾、pH和碳氮比影响显著（P<0.05）,20~40 cm受土壤全磷和有效磷影响显著（P<0.05）.由此可见,不同休耕方式可以改变土壤细菌群落结构、多样性及代谢功能,季节性休耕可以促进农田土壤生态系统的健康与稳定.     

生物炭和秸秆还田对紫色土旱坡地土壤团聚体与有机碳的影响

明确生物炭和秸秆还田对未利用的新垦紫色土旱坡地土壤团聚体和有机碳的影响,为三峡库区土壤改良提供科学依据.采用田间试验方法,分析不施肥（CK）、常规施肥（NPK）、优化施肥（GNPK）、化肥减量配施秸秆（RSD）和化肥减量配施生物炭（BC）处理对不同粒径土壤团聚体含量及其有机碳贡献率的影响.结果表明,施肥可提高土壤养分含量水平,尤以RSD和BC处理最为显著;各处理以<0.25 mm粒级团聚体为优势粒级,施肥能显著增加5~0.5 mm粒级团聚体含量,提高平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和R_0.25（>0.25 mm团聚体含量）值,降低分形维数（D）和土壤结构体破坏率（PAD_0.25）值（P<0.05）;施肥能显著提高土壤有机碳含量,其中BC （6.73 g ·kg^-1）和RSD （5.45 g ·kg^-1）效果显著优于NPK （5.05 g ·kg^-1）和GNPK （3.63 g ·kg^-1）;<0.25 mm团聚体有机碳贡献率最高（34.92%~59.49%）,>5 mm团聚体有机碳贡献率最低（1.55%~6.01%）,BC处理显著提高了5~2 mm和2~1 mm粒级团聚体有机碳贡献率（P<0.05）,而NPK、RSD和GNPK在0.5~0.25 mm贡献率提升最为显著（P<0.05）;各施肥处理均能提高油菜和玉米产量,年际间差异较大,但处理间差异不显著;土壤团聚体稳定性和作物产量随土壤有机碳的增加呈上升趋势.生物炭和秸秆还田能促进土壤中,大、中团聚体形成,有效提高土壤团聚体稳定性,增加土壤有机碳含量,促进作物增产,是改良紫色土土壤结构、提升土壤质量的有效措施.     

农业土地利用转变对土壤团聚体组成及碳、氮含量的影响

为探究农业土地利用转变对土壤团聚体组成、稳定性及有机碳（SOC）、全氮（TN）含量变化的影响,选取玉米地、玉米地转变为姜地、稻田和稻田转变为姜地4种农业土地利用类型为研究对象,对土壤水稳性团聚体的组成、稳定性及SOC、TN含量进行测定与分析.结果表明： ①玉米地转变为姜地后,>0.25 mm粒级的大团聚体减少21.48%（p<0.01）,>0.25 mm稳定性团聚体的含量（DR_0.25）显著降低53.39%;稻田转变为姜地后,大团聚体差异不显著,<0.053 mm粒级的粉黏团聚体增加8.93%（p<0.01）;冗余分析和相关分析表明,土壤含水量是团聚体组成和 稳定性的重要影响因素;②玉米地转变为姜地后,0.25~1 mm粒级团聚体中SOC、TN含量分别减少52.68%、50.98%,粉黏团聚体（<0.053 mm）中SOC和TN含量增加约2倍（p<0.01）;稻田转变为姜地后,>0.25 mm的大团聚体和0.053~0.25 mm的微团聚体中的SOC、TN含量均减少（p<0.05）,其中,大团聚体碳氮比与团聚体组成和稳定性存在相关关系（p<0.05）;③所有处理均为大团聚体SOC、TN贡献率最高,转变后的姜地较玉米地、稻田的土壤粉黏团聚体的SOC、TN贡献率显著增加,尤其是较玉米地的粉黏团聚体SOC、TN贡献率增加3倍（p<0.01）;④平均质量 直径（MWD）和几何平均直径（GMD）与大团聚体的SOC、TN含量呈显著正相关（p<0.05）,分形维数（D）与MWD及1~2 mm粒级大团聚体的SOC、TN含量呈显著负相关（p<0.01）,DR_0.25与大团聚体的SOC、TN含量呈显著正相关（p<0.01）.总体上,玉米地和稻田两种用地转变为姜地后,土壤团聚体的组成发生较大变化,团聚体稳定性变化虽不显著,但大团聚体中SOC、TN含量降低,粉黏团聚体中SOC、TN含量增加.本研究的开展对农田科学管理和可持续生产具有重要的指导意义.     

黏土矿物不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存特征

为探讨不同腐殖质组分团聚体对苯酚封存能力的影响,应用国际腐殖酸协会推荐的方法提取腐殖质,以Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺为桥键离子,制备了高岭石、蒙脱石不同腐殖质组分团聚体,并采用平衡吸附/解吸试验、应用饱和吸附量与最大解吸量差减法研究了不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存特征.结果表明,团聚体对苯酚的吸附等温线可用Freundlich吸附/解吸方程（R²=0.991~0.998）和Langmuir吸附/解吸方程（R²=0.993~0.999）描述.高岭石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存量（Q_m^irr）排序为：富里酸团聚体（（133.71±6.14）mg·kg^-1） > 胡敏酸团聚体（（49.59±8.93）mg·kg^-1） > 胡敏素团聚体（（21.68±2.95）mg·kg^-1）;封存系数（SR）排序为：富里酸团聚体（0.53±0.04） > 胡敏酸团聚体（0.27±0.05） > 胡敏素团聚体（0.18±0.03）;蒙脱石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存量（Q_m^irr）排序为：富里酸团聚体（（319.44±8.95）mg·kg^-1） > 胡敏酸团聚体（（92.96±22.10）mg·kg^-1） > 胡敏素团聚体（（36.22±6.36）mg·kg^-1）;封存系数（SR）排序为：富里酸团聚体（0.76±0.02） > 胡敏酸团聚体（0.32±0.09） > 胡敏素团聚体（0.23±0.05）.考查腐殖质团聚体对苯酚的封存能力时不但要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的赋存形态,它也是影响团聚体对苯酚封存能力的重要因素.富里酸、胡敏酸和胡敏素与黏土矿物结合形成有机矿质复合体后,对苯酚的封存能力发生了显著改变,团聚体对苯酚的封存系数与团聚体有机碳含量和内表面积呈显著正相关（p<0.01）,团聚体对苯酚的吸附/解吸分配系数（k/k_d）与团聚体有机碳含量和内表面积呈显著正相关（p<0.01）,土壤/沉积物团聚体的有机碳含量和内表面积是影响对苯酚封存特征的重要因素.研究显示,不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存能力排序为：富里酸团聚体 > 胡敏酸团聚体 > 胡敏素团聚体.     

化肥减量配施秸秆对双季稻田固氮微生物群落的影响

基于3 a田间定位试验,研究了双季稻田化肥减量配施秸秆后第3 a对水稻产量、土壤肥力属性和固氮微生物群落结构特征的影响.设置了3种施肥模式：常规施化肥（CF）、化肥减量配施3 t ·hm^-2干重秸秆（CFLS）和化肥减量配施6 t ·hm^-2干重秸秆（CFHS）.结果表明,在化肥减量配施秸秆后第3 a,CFLS和CFHS在没有显著减少水稻籽粒产量（P>0.05）的情况下显著中和土壤酸化并提高土壤微生物量碳和氮、可溶性有机碳和有机碳含量（P<0.05）,同时显著减少了土壤氧化还原电位、铵态氮和硝态氮含量（P<0.05）,更有利于提高土壤氮素利用率.与CF处理相比,CFLS和CFHS的天然固氮功能群由于土壤碳储量增加和酸化程度降低等条件的改善而增加了Shannon、PD和Evenness指数（P<0.05）.化肥减量配施秸秆使Ferrigenium、硫氧化菌属（Sulfurivermis）、甲基单胞菌属（Methylomonas）、Methylovulum、外硫红螺菌属（Ectothiorhodospira）和念珠藻属（Nostoc）等固氮、固碳和植物促生功能微生物类群相对丰度显著提高（P<0.05）.综上所述,化肥减量配施3 t ·hm^-2和6 t ·hm^-2秸秆是改善土壤固氮微生物群落结构和提高土壤固氮潜力的有效措施.     

氮添加对不同坡度退化高寒草甸土壤真菌多样性的影响

为明确不同坡度退化高寒草甸土壤真菌多样性对外源氮添加的响应规律,选取三江源区果洛州不同坡度退化程度相近的高寒草甸,进行外源氮添加试验,探讨不同氮添加水平：低等量氮添加（LN,2 g ·m^-2）、中等量氮添加（MN,5 g ·m^-2）和高等量氮添加（HN,10 g ·m^-2）对不同坡度退化草地土壤真菌多样性的影响.结果表明：①土壤中真菌分布类群集中于子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）,其中优势菌门为子囊菌门和担子菌门.子囊菌门、根肿黑粉门和油壶菌门等相对丰度在不同坡度间差异显著（P<0.05）.而同一坡度不同氮添加处理下真菌各门丰度变化差异均不显著.②优势属为被孢霉属和Archaeorhizomyces,它们对不同坡度和不同氮添加水平的响应无差异性.③已鉴定95个菌属在不同坡度间存在显著差异（P<0.05）.④一些相对丰度<1%的属在同一坡度不同水平氮添加间存在显著差异（P<0.05）.5 α和β多样性分析整体表现为在不同坡度和不同氮添加水平下土壤真菌群落无差异性.表明退化高寒草甸土壤真菌对外源氮添加的响应不敏感.     

重金属固定细菌调控土壤铁氧化物阻控小麦Cd吸收效应

铁氧化物因其比表面积大,对重金属具有很强的吸附固定能力,是修复重金属污染农田良好的钝化剂.采用盆栽试验,研究重金属固定细菌Bacillus megaterium N3、Serratia liquefaciens H12和菌株N3联合H12对郑麦3号（Triticum aestivum L.,ZM-3）吸收Cd的影响,同时测定不同处理对小麦根际土壤铁氧化物含量、铁氧化细菌相对丰度、黏土颗粒矿物组成、团聚体组成和pH的影响.结果表明,功能菌株N3和H12以及N3联合H12均能显著（P<0.05）提高小麦籽粒的干重（36.5%~75.3%）,显著（P<0.05）降低小麦籽粒中Cd（30.2%~84.9%）的含量.此外,相比单独施用菌株N3或者H12,施用复合菌剂N3+H12具有更强的阻控郑麦3号吸收Cd的能力.复合菌剂N3+H12主要通过提高郑麦3号根际土壤：①pH值（由6.74升高到7.08）;②Fe氧化物（67.9%）和针铁矿含量;③铁氧化细菌的相对丰度（披毛菌属和纤发菌属）和④小粒径（<0.25 mm）团聚体的含量来降低小麦根际土壤中有效态Cd的含量,进而阻控郑麦3号对Cd的吸收.本研究结果为利用重金属固定细菌修复重金属污染农田提供理论依据和技术支撑.     

黄河下游冲积平原轮作休耕农田土壤真菌群落结构与功能

通过明确不同轮作休耕方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,探索农田土壤肥力对轮作休耕方式响应的微生态变化特性,为促进黄河下游冲积平原农田生态修复和耕地质量提升提供参考依据.以2018年开始的长期轮作休耕定位试验农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,通过FUNGuild真菌功能预测工具,分析田间定位条件下不同轮作休耕方式［长期休耕(LF)、冬小麦-夏休耕(WF)、冬休耕-夏玉米(FM)和冬小麦-夏玉米周年轮作(WM)］,土壤真菌群落组成和功能的差异及其影响因素.结果表明,LF使耕层(0~20 cm)土壤真菌群落丰富度和多样性增加,而WF则使冬小麦收获后深层(20~40 cm)土壤的真菌丰富度和多样性增加;所有土壤样本中共获得2262 OTU,划分为14门、34纲、75目、169科、309属和523种,两个土层中共有的OTU分别包含420类(0~20 cm)和253类(20~40 cm);4种轮作休耕土壤真菌群落门水平上的结构组成相似,但相对丰度各异,优势菌门均为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢菌门(Mortierellomycota),总丰度分别为91.69%~96.91%(0~20 cm)和91.67%~94.86%(20~40 cm);PCoA分析发现,PC1和PC2可以分别累计解释45.56%(0~20 cm)和46.20%(20~40 cm)的群落组成差异;LEfSe的LDA (阈值为4.0)结果可知,LF、FM、WF和WM中共有64个真菌进化枝在统计学上具有显著差异(P＜0.05);RDA分析表明,土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和含水率(SWC)同是显著影响0~40 cm土层真菌群落变化的主要环境因子(P＜0.05).通过FUNGuild功能比对发现,不同土层不同处理间的主要营养类型同为腐生营养型、腐生-共生营养型、病理-腐生-共生营养型和病理营养型,但其相对丰度存在差异;LF耕层土壤以病理-腐生-共生营养型真菌为主,深层土壤中则以病理营养型真菌相对丰度最高,而种植过小麦或玉米的处理(FM、WF和WM)两个土层都以腐生营养型为主.由此可见,不同轮作休耕方式改变了土壤真菌群落结构、多样性及营养类型,季节性休耕可用于调控集约化种植的农田土壤微生态环境,促进农田土壤生态系统健康和谐.     

Impact on soil quality of a 10-year-old short-rotation coppice poplar stand compared with intensive agricultural and uncultivated systems in a Mediterranean area

Bioenergy crops play an ecologically and economically fundamental role as an alternative to agri-food productions and as renewable energy sources. Little attention has been focused on soil quality following conversion of agricultural lands to biomass crops. Here, we assessed the impact of a 10-year-old short-rotation coppice (SRC) poplar stand on the main soil chemical parameters, microbial biomass carbon, soil respiration, and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), compared with intensive agricultural and uncultivated systems. Three different harvest frequencies of poplar SRC (annual T1, biannual T2 and triennial T3 cutting cycles) were evaluated. Multivariate analysis showed that poplar SRC improved soil quality compared with intensive agricultural and uncultivated systems. T1 and T2 positively affected AMF inoculum potential and root colonisation of a co-occurring plant species, while T3 improved the majority of soil chemical and biochemical parameters. Moreover, three different AMF morphospecies belonging to the genera Glomus and Scutellospora were found in poplar SRC, while morphospecies belonging exclusively to genera Glomus were recorded in intensive agricultural and uncultivated systems. Such aspects have agro-ecological implications, since the positive changes of soil nutrient availability and carbon content together with a high abundance and diversity of soil biota show clear soil sustainability of poplar SRC.     

Molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi at a large-scale antimony mining area in southern China

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) have great potential for assisting heavy metal hyperaccumulators in the remediation of contaminated soils. However, little information is available about the community composition of AMF under natural conditions in soils contaminated by antimony (Sb). The objective of this study was to investigate the characteristics of AMF molecular diversity, and to explore the effects of Sb content and soil properties on the AMF community structure in an Sb mining area. Four Sb mine spoils and one adjacent reference area were selected from around the Xikuangshan mine in southern China. The association of AMF molecular diversity and community composition with the rhizosphere soils of the dominant plant species was studied by Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR-DGGE). Results from all five studied sites showed that the diversity of AMF decreased with increasing Sb concentration. Principal component analysis (PCA) indicated that the AMF community structure was markedly different among these groups. Further redundancy analysis (RDA) showed that Sb contaminationwas the dominating factor influencing the AMF community structure in the Sb mine area. However, the multivariate analysis showed that, apart from the soil Sb content, extractable nitrogen content and organic matter content also attributed to AMF sequence distribution type. Some AMF sequences were only found in the highly contaminated area and these might be ideal candidates for improving phytoremediation efficiency in Sb mining regions. Gene sequencing analysis revealed that most species were affiliated with Glomus, suggesting that Glomus was the dominant AMF genus in the studied Sb mining area.     

小麦与不同作物多样化轮作对土壤真菌群落的影响

为明确华北平原冬小麦与不同作物多样化轮作下的土壤真菌群落差异,为生态可持续种植制度的构建和优化提供理论依据,采用实时荧光定量PCR和高通量测序技术研究了连续冬小麦-夏玉米M、冬小麦-夏花生(夏玉米)PM和冬小麦-夏大豆(夏玉米)SM轮作处理的土壤真菌群落丰度、组成和多样性.结果表明,与连续冬小麦-夏玉米处理相比,轮作花生PM2和大豆SM2处理显著降低了土壤真菌ITS序列拷贝数,轮作花生或大豆处理增加了土壤真菌群落丰富度和多样性.非度量多维尺度分析(NMDS)结果显示,不同轮作茬口之间土壤真菌群落存在明显分离,轮作作物对土壤真菌群落结构的影响达显著水平.华北平原砂壤质潮土中不同作物轮作处理的土壤真菌群落均以Ascomycota为优势菌门,以Sordariomycetes和Eurotiomycetes为优势菌纲.不同轮作茬口土壤真菌群落组成存在差异显著的类群,Neocosmospora、Plectosphaerella和Gibellulopsis等潜在病原真菌在冬小麦-夏花生(夏玉米)轮作处理中显著富集,而Penicillium和Zopfiella等潜在有益真菌在冬小麦-夏大豆(夏玉米)轮...     

The molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in the arsenic mining impacted sites in Hunan Province of China

Arbuscular mycorrhizal fungi(AMF) can establish a mutualistic association with most terrestrial plants even in heavy metal contaminated environments. It has been documented that high concentrations of toxic metals, such as arsenic(As) in soil could adversely affect the diversity and function of AMF. However, there are still gaps in understanding the community composition of AMF under long-term As contaminations. In the present study, six sampling sites with different As concentrations were selected in the Realgar mining area in Hunan Province of China. The AMF biodiversity in the rhizosphere soils of the dominant plant species was investigated by sequencing the nuclear small subunit ribosomal RNA(SSU rR NA) gene fragments using 454-pyrosequencing technique. A total of 11 AMF genera were identified,namely Rhizophagus, Glomus, Funneliformis, Acaulospora, Diversispora, Claroideoglomus, Scutellopora,Gigaspora, Ambispora, Praglomus, and Archaeospora, among which Glomus, Rhizophagus, and Claroideoglomus clarodeum were detected in all sampling sites, and Glomus was the dominant AMF genus in the Realgar mining area. Redundancy analysis indicated that soil pH, total As and Cd concentrations were the main factors influencing AMF community structure. There was a negative correlation between the AMF species richness and the total As concentration in the soil,but no significant correlation between the Shannon–Wiener index of the AMF and plants. Our study showed that high As concentrations can exert a selective effect on the AMF populations.     

Molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi at a large-scale antimony mining area in southern China

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) have great potential for assisting heavy metal hyperaccumulators in the remediation of contaminated soils. However, little information is available about the community composition of AMF under natural conditions in soils contaminated by antimony (Sb). The objective of this study was to investigate the characteristics of AMF molecular diversity, and to explore the effects of Sb content and soil properties on the AMF community structure in an Sb mining area. Four Sb mine spoils and one adjacent reference area were selected from around the Xikuangshan mine in southern China. The association of AMF molecular diversity and community composition with the rhizosphere soils of the dominant plant species was studied by Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR-DGGE). Results from all five studied sites showed that the diversity of AMF decreased with increasing Sb concentration. Principal component analysis (PCA) indicated that the AMF community structure was markedly different among these groups. Further redundancy analysis (RDA) showed that Sb contamination was the dominating factor influencing the AMF community structure in the Sb mine area. However, the multivariate analysis showed that, apart from the soil Sb content, extractable nitrogen content and organic matter content also attributed to AMF sequence distribution type. Some AMF sequences were only found in the highly contaminated area and these might be ideal candidates for improving phytoremediation efficiency in Sb mining regions. Gene sequencing analysis revealed that most species were affiliated with Glomus, suggesting that Glomus was the dominant AMF genus in the studied Sb mining area.     

冬季绿肥对黄土高原旱作春玉米农田土壤温室气体排放的影响

利用田间试验研究了冬季绿肥对旱作春玉米农田土壤温室气体排放的影响.试验设燕麦、小扁豆、燕麦与小扁豆混播和裸地休闲共4个处理,采用静态箱-气相色谱法对冬闲期和春玉米生长期间土壤温室气体（CO₂、N₂ O和CH₄）排放通量进行观测.结果表明,旱作春玉米-冬季绿肥种植系统土壤是CO₂、N₂ O的排放源和CH₄的吸收汇.与裸地休闲相比,燕麦和小扁豆在冬闲期对土壤CO₂累积排放量没有影响,但在春玉米生长期间导致土壤CO₂累积排放量分别增加了7.77%和25.7%（P<0.05）,混播导致冬闲期和春玉米生长期间土壤CO₂累积排放量分别增加了19.1%和14.5%（P<0.05）.种植燕麦后冬闲期和春玉米生长期间土壤N₂ O累积排放量较裸地休闲分别降低了11.6%和14.7%（P<0.05）,而小扁豆分别增加了31.9%和14.9%（P<0.05）;混播导致冬闲期土壤N₂ O累积排放量降低了19.2%（P<0.05）,但在春玉米生长期间差异不显著.与裸地休闲相比,燕麦、小扁豆和混播冬闲期土壤CH₄累积吸收量分别降低了37.9%、23.6%和29.6%（P<0.05）,春玉米生长期间分别降低了19.4%、33.5%和31.5%（P<0.05）,其中小扁豆和混播在冬闲期和春玉米生长期间差异均不显著.燕麦较裸地休闲在农田综合增温潜势（GWP）、春玉米产量和温室气体排放强度（GHGI）差异均不显著.小扁豆和混播显著提高了GWP,其中小扁豆显著高于混播.而与裸地休闲相比,小扁豆和混播分别提高了春玉米产量的20.3%和15.4%（P<0.05）,但对GHGI没有显著影响.综合考虑GWP、春玉米产量和GHGI,本地区冬闲期间将小扁豆和燕麦二者混播能增加春玉米产量的同时有效降低土壤温室气体排放强度.     

秸秆还田配施化肥对稻-油轮作土壤酶活性及微生物群落结构的影响

秸秆还田是农业生态系统提高土壤肥力和维持作物生产力的有效管理措施.为了研究秸秆还田配施化肥对巢湖地区稻-油轮作农田土壤养分含量、酶活性和微生物群落的影响,开展连续4 a （2016~2020年）的田间定位试验,设置无秸秆+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF）和秸秆还田+常规施肥减20%（SDF）这4个处理,探究不同处理下影响土壤酶活性与细菌、真菌群落发生变化的关键环境因子.结果表明,秸秆还田配施化肥较常规施肥处理能够提高土壤养分含量,SF处理的土壤养分含量最高.与F相比,SF处理的水稻季土壤有机质（OM）和全磷（TP）含量显著提高了7.94%和24.07%（P<0.05）,油菜季碱解氮（AN）含量显著提高了13.62%（P<0.05）.SF较F处理的土壤磷酸酶和脲酶在水稻季显著提高了28.54%和24.13%,在油菜季显著提高了38.97%和30.70%,而SDF处理的4种土壤酶中仅脲酶活性较F处理显著提高,水稻季和油菜季分别提高了20.31%和24.33%（P<0.05）.秸秆还田对水稻季土壤细菌的Chao1和Shannon指数有所增加,油菜季则有所减少,而对真菌群落的Chao1和Shannon指数均增加.对于微生物群落结构而言,SF和SDF较F处理的变形菌门相对丰度在水稻季分别增加了8.22%和7.88%,油菜季分别增加了18.53%和5.68%.与F相比,SF和SDF处理的绿弯菌门相对丰度在水稻季分别增加了12.00%和11.25%,油菜季分别增加了15.02%和8.43%.水稻季SF和SDF处理的担子菌门较F相比相对丰度显著提高了70%和43.42%（P<0.05）,油菜季SF和SDF处理的子囊菌门与F相比显著提高了69.79%和43.72%（P<0.05）.综上,秸秆还田配施化肥可提高土壤养分含量,土壤脲酶和磷酸酶对秸秆还田的响应更为敏感,稻-油轮作农田土壤的细菌群落构成发生改变主要受土壤TP和速效磷（AP）影响,而土壤OM、AN和pH则是引起真菌群落构成变化的主要环境因子,因而秸秆还田有利于提高农田土壤肥力和维护生态系统健康.     

生物质炭对双季稻田土壤反硝化功能微生物的影响

目前,基于田间条件下生物质炭添加对稻田反硝化微生物的调控效应还不甚明确.为此,本研究采用小区试验,通过在双季稻田添加不同量的小麦秸秆生物质炭(0、24和48 t·hm-2,分别用CK、LC和HC代表),结合实时荧光定量PCR(q PCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析技术,研究了生物质炭添加对双季稻田休闲季和水稻季土壤反硝化微生物相关功能基因(调控硝酸还原酶的nar G基因,亚硝酸还原酶的nir K基因和氧化亚氮还原酶的nos Z基因)的影响.由于生物质炭呈碱性,添加到土壤后,可提高稻田休闲季土壤p H 0. 2～0. 8个单位.生物质炭本身含有部分可溶性N,因此,添加生物质炭可增加休闲季土壤铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量,增幅分别达21. 1%～32. 5%和63. 0%～176. 0%,但由于其吸附作用,降低了水稻季NH_4~+-N含量48. 8%～60. 1%.生物质炭添加增加了休闲季微生物生物量氮(MBN)含量,这可能是由于生物质炭较大的比表面积为微生物生存提供了适宜的环境,可利用养分的增加促进了微生物的生长.与对照相比,休闲季生物质炭引起的NH_4~+-N和NO_3~--N含量增加,促进NH_4~+-N向NO_3~--N的转化,进而增加nar G和nos Z的基因丰度(P0. 05),同时,生物质炭处理p H的提高促进了nos Z的基因丰度的增加,显著改变了反硝化功能基因nar G和nos Z的群落结构,并以此对反硝化作用产生影响,但未对休闲季氧化亚氮(N_2O)排放产生影响.而在水稻季,生物质炭增加了土壤nos Z的基因丰度(P 0. 05),HC处理增加了nir K基因丰度(P 0. 05),这也是导致水稻季HC处理N_2O排放增加的重要原因.生物质炭通过降低水稻季土壤NH_4~+-N含量,改变了nir K和nos Z基因的群落结构,而nar G基因群落结构的变化影响了土壤N_2O排放.综上所述,生物质炭可通过改变双季稻田土壤性质,来影响参与土壤反硝化作用的相关微生物,进而影响土壤N_2O排放及NO_3~--N的淋失.